【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金激光增材制造，具体地说是一种ti/ti叠层材料的净成形方法及其应用。
技术介绍
1、钛合金由于具有高的比强度和抗冲击性能等，已经用于取代防护装甲上的钢材，从而实现坦克、陆战车等装备的轻量化与高机动性。然而，高端防弹装备的逐步迭代，对钛合金装甲的抗冲击性能等提出了更高要求。
2、研究表明，叠层材料的抗冲击性能远高于单一均质材料，可大幅提高装甲防护系数；目前，在研的ti/ti3al、ti/al和ti/tial叠层材料等由于会在异质叠层界面析出不可控的脆性α2-ti3al和b2相等，很难保证相应叠层材料的均匀高抗冲击性；采用合金化程度相对较低的ti合金制备ti/ti叠层材料时，叠层界面的脆性相形成倾向极低，可保证相应叠层材料的稳定高抗冲击性。
3、随着增材制造技术日益发展成熟，其在制备区域成分可自由设计、形状结构复杂的叠层材料和功能梯度材料方面，优势显著；目前，增材制造技术在制备ti/ti叠层材料时仍然存在界面冶金结合不良或柱状晶贯穿生长的现象，不利于叠层结构充分发挥抗冲击性能，还需要在增材制造工艺或ti/ti叠层结构设计上继续深入研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种ti/ti叠层材料的净成形方法及其应用，通过引入熔铸法制备的纳米tic+微米tic复材(α+β)钛合金粉末，构筑工业纯钛/tic复材(α+β)钛合金/(α+β)钛合金叠层结构，并优化tic复材(α+β)钛合金层的厚度与各层的成形工
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种ti/ti叠层材料的净成形方法，其中：包括以下步骤：
4、步骤s1.将不同尺寸的鳞片状石墨粉和钛合金原材料均匀混合后熔炼得到铸锭，随后将铸锭锻造、轧制为棒材，之后采用等离子旋转电极雾化法将棒材制备成tic复材(α+β)钛合金粉末；
5、步骤s2.将工业纯钛、tic复材(α+β)钛合金和(α+β)钛合金粉末干燥，并将基板预热至400-600℃，在氩气保护气氛下从下至上依次在基板上激光熔化沉积工业纯钛层、tic复材(α+β)钛合金层一、(α+β)钛合金层和tic复材(α+β)钛合金层二；
6、步骤s3.重复步骤s2至少四次得到成型件，将成型件退火得到叠层材料。
7、优选的是，所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其中：步骤s1中鳞片状石墨粉和钛合金原材料的体积比为2-8％：92-98％。
8、优选的是，所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其中：步骤s1中鳞片状石墨粉包括用量比为1：1-3：1的纳米鳞片状石墨粉和微米鳞片状石墨粉，纳米鳞片状石墨粉的厚度为40-50nm，微米鳞片状石墨粉的厚度为1-5μm。
9、优选的是，所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其中：步骤s2中tic复材(α+β)钛合金和(α+β)钛合金粉末的基体(α+β)钛合金牌号相同。
10、优选的是，所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其中：步骤s2中工业纯钛、tic复材(α+β)钛合金和(α+β)钛合金粉末粒径均为45-150μm。
11、优选的是，所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其中：步骤s2中工业纯钛层和(α+β)钛合金层的厚度相同为0.3-0.8mm，tic复材(α+β)钛合金层一和tic复材(α+β)钛合金层二的厚度相同为工业纯钛层厚度的1/3-1/2。
12、优选的是，所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其中：步骤s2中(α+β)钛合金层、tic复材(α+β)钛合金一和tic复材(α+β)钛合金二沉积时扫描方向彼此垂直。
13、优选的是，所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其中：步骤s3中退火温度为500-600℃，退火时间为1-4h。
14、一种叠层材料的应用，其中：ti/ti叠层材料应用于汽车防护装甲。
15、本专利技术的优点：
16、(1)本专利技术的叠层材料的净成形方法，ti/ti体系的选择避免叠层结构结合界面不稳定脆性相的析出；(α+β)钛合金和工业纯钛的组合，强-塑-强-塑交替可实现叠层界面稳态变形能量耗散的最大化，抑制层间裂纹形核；tic复材(α+β)钛合金强化层的引入具有裂纹形核、扩展屏蔽作用，随机取向的tic复材颗粒可增加裂纹扩展额外能耗，使裂纹难于扩展，二次裂纹在叠层界面与tic复材(α+β)钛合金层内也难以形核；tic复材强化的细晶(α+β)钛合金层，往往具有较高的强度、硬度，但塑性不及(α+β)钛合金本身，沉积厚度相对较小的tic复材(α+β)钛合金层，不仅可保证上述裂纹形核、扩展屏蔽作用，还可在提高强度、冲击韧性与塑性损失之间得到平衡，最终，整体叠层材料的强度-塑性-高抗冲击韧性具有良好协调匹配。
17、(2)本专利技术的叠层材料的净成形方法，叠层材料中tic复材(α+β)钛合金层的引入，一方面可大幅增加tic复材(α+β)钛合金层与工业纯钛、(α+β)钛合金层界面的异质形核点；另一方面，tic本身拥有高的热导率，有助于tic复材(α+β)钛合金层与叠层材料各界面间的温度传导，降低沿增材制造方向整体叠层材料的温度梯度，最终有利于抑制柱状晶的生长。
18、(3)本专利技术的叠层材料的净成形方法，采用熔铸法制备tic复材(α+β)钛合金粉末，相比外加法制备的tic复材(α+β)钛合金混粉粉末，可大幅降低激光增材制造过程中因纳米、微米tic复材高的表面能导致的堵管、沉积层厚不稳现象，同时，还能降低因纳米、微米tic复材团聚现象导致的叠层界面冶金结合不良缺陷，最终，有助于叠层材料层厚的精确控制与界面的良好冶金结合。
19、(4)本专利技术的叠层材料的净成形方法，通过设置工业纯钛/tic复材(α+β)钛合金/(α+β)钛合金叠层结构，可抑制ti/ti常规叠层材料界面冶金结合不良或柱状晶贯穿生长的缺陷，最终叠层材料具有中高强度和高的冲击韧性，叠层材料有利于破损防护装甲层的快速修复。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种Ti/Ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的Ti/Ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤S1中鳞片状石墨粉和钛合金原材料的体积比为2-8%：92-98%。
3.如权利要求1所述的Ti/Ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤S1中鳞片状石墨粉包括用量比为1：1-3：1的纳米鳞片状石墨粉和微米鳞片状石墨粉，纳米鳞片状石墨粉的厚度为40-50nm，微米鳞片状石墨粉的厚度为1-5μm。
4.如权利要求1所述的Ti/Ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤S2中TiC复材（α+β）钛合金和（α+β）钛合金粉末的基体（α+β）钛合金牌号相同。
5.如权利要求1所述的Ti/Ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤S2中工业纯钛、TiC复材（α+β）钛合金和（α+β）钛合金粉末粒径均为45-150μm。
6.如权利要求1所述的Ti/Ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤S2中工业纯钛层和（α+β）钛合金层的厚度相同均为0.3-0.8mm，TiC复材（α+β）钛合金层一和TiC
7.如权利要求1所述的Ti/Ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤S2中（α+β）钛合金层、TiC复材（α+β）钛合金一和TiC复材（α+β）钛合金二沉积时扫描方向彼此垂直。
8.如权利要求1所述的Ti/Ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤S3中退火温度为500-600℃，退火时间为1-4h。
9.如权利要求1-8任一项所述的Ti/Ti叠层材料的应用，其特征在于：Ti/Ti叠层材料应用于汽车防护装甲。
...【技术特征摘要】
1.一种ti/ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤s1中鳞片状石墨粉和钛合金原材料的体积比为2-8%：92-98%。
3.如权利要求1所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤s1中鳞片状石墨粉包括用量比为1：1-3：1的纳米鳞片状石墨粉和微米鳞片状石墨粉，纳米鳞片状石墨粉的厚度为40-50nm，微米鳞片状石墨粉的厚度为1-5μm。
4.如权利要求1所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤s2中tic复材（α+β）钛合金和（α+β）钛合金粉末的基体（α+β）钛合金牌号相同。
5.如权利要求1所述的ti/ti叠层材料的净成形方法，其特征在于：步骤s2中工业纯钛、tic复材（α+β）钛合金和（...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓清华，余日成，杨国庆，陈海涛，张晶棋，许文龙，陈培银，李楚岩，
申请(专利权)人：江苏翔云钛合金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。